工程机械作业工况概述

工程机械的种类繁多， 大多在野外或工地进行施工作业， 其作业特点和对机械性能的要求如下：

（1） 我国法规对工程质量的要求逐渐提高， 对工程机械作业质量的要求也越来越高， 机电液一体化技术在主要工程机械上得到了广泛的应用。 如， 公路路面施工的平整度、 路面的承载能力和使用寿命，对路面机械的各项性能指标都提出了十分严格的要求。 其作业质量控制的对策主要有两条： 一是加快施工机械作业原理的研究， 二是采用最新的机电液一体化技术提高机械的作业质量或性能。

（2） 工程机械的作业工况十分复杂， 作业和施工对象差异很大，经常在负载突变下施工作业， 对工程机械的可靠性和适应能力提出了较高的性能要求。

例如装载机， 其主要作业工况有铲土、 运土、 卸土、 回程等。 在铲土中铲斗可能会遇到树根或石块等较大的障碍物， 另外， 土壤的含水量、 密实度、 土壤颗粒的级配随作业位置和区域而变化， 装载机工作过程中一直处于载荷大幅度变化甚至超负载的状态下工作。 要确保装载机连续可靠的作业， 不但要对装载机作业实行有效的控制， 也要对装载机的设计和使用提出新的要求。

土方工程的施工种类繁多， 分布也十分广泛。 但按照其工程特点来分析， 却只有两种最基本的施工作业方式： 挖方和填方。 所谓的挖方是指把工地上多余的土方挖掉并且移走； 所谓的填方是指在施工工地作业时， 需要从其他地方运送土方到本公司， 并将本工地的地面修筑到要求的形状。

石方工程分布也很广泛， 而且往往与土方工程相伴交叉出现， 即土方工程中含有石方工程， 石方工程中含有土方工程 （如建筑场地平整工程、 路基建设工程等）； 也有单纯的石方工程， 如隧道工程、 建筑石料开采工程、 井下矿山巷道掘进工程、 井下采矿工程、 露天金属矿采矿工程等。 石方工程施工工艺比较复杂。 首先是破碎岩石， 一般有三种方法： 一是钻爆法； 二是机械切削法； 三是钻孔静态破碎法。

在石方工程中， 广泛采用钻爆法施工， 其他两种方法很少用。 其中机械切削法的破岩工序主要采用联合掘进机、 岩石切削机、 液压冲击器等设备。 钻孔静态破碎法的破岩原理为： 钻孔后注入静态破碎剂，靠其产生的膨胀力、 破碎力、 放电破碎力等相应能量破碎岩石。

流动起重装卸工程， 包括建筑、 安装工程中的起重、 调整工程，港口、 车站以及各种企业生产过程中的起重装卸工程等。 所用的各种工程起重机、 建筑起重机以及各种叉车和其他搬运机械， 能够根据工程要求而自由地移动， 不受作业地点限制， 故亦称流动起重装卸机械。

另外， 还有人货升降输送工程 （垂直或倾斜升降）， 包括在高层建筑物对人的升降运送和对货物的升降运输， 采用载人电梯、 扶梯和载货电梯等。

各种建筑工程范围更为广泛， 除房屋建筑和市政建设外， 还包括公路、 铁路、 机场、 水坝、 隧道、 地下港口、 地下管线、 新城建设和旧城改造等各种基础设施工程， 需要通过各种工程机械进行施工。

综合机械化施工， 是指工程工序均用相应成套的工程机械去完成，人力在工程中只起辅助和组织管理作用。 综合机械化水平越高， 则使用的人力就越少。

相关的工业生产过程， 是指与土方工程、 石方工程、 流动起重装卸工程、 人货升降运送工程和各种建筑工程有关的工业生产过程。 如储煤场的装卸工程、 工业企业内部生产过程的装卸与运输、 各种电梯的工作， 等等。

工程机械的作业工况对工程机械的技术发展提出了性能要求，包括：

（1） 低排放： 大部分工程机械作为内燃机产品， 由于其排放密度大， 排放指标又劣于汽车， 因此对环境的污染更为严重， 其排放污染问题是未来一段时间内迫切需要解决的问题。 面对越来越严格的排放标准， 各主机厂商需不断提高产品的排放性能。

（2） 低噪声： 放眼全球市场， 多个国家和地区先后出台了噪声市场准入法规， 如欧盟的CE、 美国的UL、 俄罗斯的GOST认证等。 欧盟CE认证规定土方机械司机位置耳旁噪声限值为80d B （分贝）， 我国的噪声限值也在向此标准看齐。 目前， 国际先进水平已经可以将司机耳旁噪声降至69d B （分贝）。

（3） 高能效： 如今， 世界各国尤其是发达国家对资源的利用效率越来越重视， 工程机械绿色化发展、 能源高效利用也已成为行业的共识。 因此， 低能耗产品势必将有强大的市场竞争力。 工程机械节能技术的发展重点有几大方向： 基于智能控制的系统节能技术、 混合动力技术、 清洁能源技术以及新型传动技术等。

（4） 智能化： 以数字化、 网络化、 智能化制造为标志的新一轮科技革命和产业变革正孕育兴起， 美国提出的 “再工业化”、 德国的“工业4.0” 以及我国的 《中国制造2025》 等战略， 核心都是以智能制造作为制造业的生产新模式。

目前， 工程机械产品采用的智能技术包括有线、 无线遥控技术，车身稳定系统， 智能化控制面板， 基于GPS定位技术的远程监控、 远程诊断、 集群调度管理系统， 以及自动作业系统等。

（5） 信息化： 未来工程机械产品将从局部自动化过渡到全面自动化， 并且向着远距离操纵和无人驾驶的趋势发展。 随着工程机械制造业 “两化” 融合程度的进一步加深， 物联网与 “互联网＋” 技术的应用， 工程机械产品技术将不断向智能化、 信息化方向发展。

（6） “以人为本” 的设计： “以人为本” 的设计思想关键在于注重机器与人的相互协调， 提高人机安全性、 驾驶舒适性， 方便司机操作和技术保养， 这样既改善了司机的工作条件， 又提高了生产效率。 工程机械产品的外观造型、 驾驶室内部舒适性及操纵系统正逐渐向汽车行业靠近， 以最大限度地满足驾驶人员的人性化要求。 未来电子技术在工程机械上的应用， 将大大简化司机的操作程序和提高机器的技术性能， 从而真正实现 “人机交互” 效应。